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1、第四章糖代谢第一节概述一、糖的主要生理功能氧化供能糖的磷酸衍生物可形成许多重要生物活性物质NAD+、FAD、DNA、RNA、ATP二、糖的消化吸收主要在小肠进行小肠粘膜细胞对葡萄糖的摄入是一个依赖于特定载体转运的、主动耗能的过程，吸收的过程 同时伴有Na+转运。这类葡萄糖转运体被称为Na+依赖型葡萄糖转运体，主要存在于小肠粘膜和肾小管上皮细胞三、糖代谢的概况、运输形式一一血糖储存形式一一糖原（脂肪可视为另一种储存形式）体内主要代谢途径：无氧酵解、有氧氧化、磷酸戊糖途径、糖原合成、糖原分解、糖异生第二节糖的无氧氧化糖酵解:在机体缺氧条件下，葡糖糖经一系列酶促反应生成丙酮酸进而还原生成乳酸的过程，
2、 亦称糖的无氧氧化。一、糖的无氧氧化分为糖酵解途径和乳酸生成两个阶段葡萄糖经糖酵解途径分解为两分子丙酮酸1、葡萄糖一-磷酸葡萄糖：己糖激酶，Mg2+参与，消耗一个ATP,不可逆2、6-磷酸葡萄糖一-磷酸果糖：磷酸己糖异构酶，Mg2+参与，可逆3、6-磷酸果糖一一1,6-二磷酸果糖：6-磷酸果糖激酶-1，Mg2+，消耗一个ATP,非平衡反应4、磷酸己糖2分子磷酸丙糖：醛缩酶，裂解，可逆，磷酸二羟丙酮，3-磷酸甘油醛5、磷酸二羟丙酮3-磷酸甘P油醛：磷酸丙糖异构酶，同分异构6、3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸：3-磷酸甘油醛脱氢酶，氧化，产一个NADH+H+7、1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸
3、：磷酸甘油酸激酶，Mg2+，可逆，产一个ATP8、3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸：磷酸甘油酸变位酶，Mg2+，可逆9、2-磷酸甘油酸一一磷酸烯醇式丙酮酸：烯醇化酶10、磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸：丙酮酸激酶，Mg2+、K+，不可逆，产一个ATP丙酮酸被还原成乳酸1、丙酮酸乳酸：乳酸脱氢酶，耗一个NADH+H+缺氧下，第6步反应生成的NADH+H+把氢交给丙酮酸生成NAD+和乳酸，使无氧酵解得以 进行二、糖酵解的调控是对3个关键酶活性的调节：关键酶：己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶均催化不可逆反应，是糖酵解途径流量的调节点，分别受变构效应剂和激素的调节。6-磷酸果糖激酶-1对调节糖酵解途径的
4、流量最重要1、变构抑制剂：ATP、柠檬酸2、变构激活剂：AMP、ADP、1,6-二磷酸果糖、2,6-二磷酸果糖丙酮酸激酶是糖酵解的第二个重要的调节点：1、变构激活剂：1,6-二磷酸果糖抑制：ATP2、共价修饰调节：依赖cAMP的蛋白激酶和依赖Ca2+、钙调蛋白的蛋白激酶均可使其磷酸 化而失活。胰高血糖素通过cAMP抑制丙酮酸激酶活性。己糖激酶受到反馈抑制调节：受产物6-磷酸葡萄糖的反馈抑制三、糖酵解的主要生理意义：在机体缺氧的情况下快速供能第三节糖的有氧氧化有氧氧化：葡萄糖在有氧条件下彻底氧化成CO2、h2o的反应过程。一、糖有氧氧化反应过程：糖酵解途径、丙酮酸氧化脱羧、三羧酸循环及氧化磷酸化
5、葡萄糖循糖酵解途径分解为丙酮酸丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoA总反应式：丙酮酸+NAD+HSCoA乙酰CoA+NADH+H+CO2丙酮酸脱氢酶复合体催化，不可逆，乙酰化酶为核心，周围是丙酮酸脱氢酶、二氢硫辛酰胺 脱氢酶。辅酶：TPP、硫辛酸、FAD、NAD+、CoA。乙酰CoA进入三羧酸循环以及氧化磷酸化生成ATP经过一次三羧酸循环：两个碳原子氧化生成2CO2、一次底物水平磷酸化生成1ATP, 4次脱氢反应生成3NADH+H+、1FADH2二、三羧酸循环是以形成柠檬酸为起始物的循环反应系统。三羧酸循环反应过程：三羧酸循环（TCA循环）：亦称柠檬酸循环。是一个有一些列酶促反应构成的循环反应
6、系统， 在该反应过程中，首先由乙酰CoA与草酰乙酸缩合生成含3个羟基的柠檬酸，再经过4次 脱氢、2次脱羧，生成4分子还原当量和2分子CO2,重新生成草酰乙酸的循环反应过程。1、三羧酸循环反应过程：柠檬酸的形成：乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸。柠檬酸合酶，不可逆异柠檬酸的形成：柠檬酸一一异柠檬酸，顺乌头酸酶，异构化可逆第一次氧化脱羧：异柠檬酸氧化脱羧为a -酮戊二酸，异柠檬酸脱氢酶，氢由NAD+接受 第二次氧化脱羧：a -酮戊二酸氧化脱羧为琥珀酰CoA，氢由NAD+接受 底物水平磷酸化：琥珀酰CoA生成琥珀酸，生成一个高能磷酸键（TCA循环中唯一生成高能磷酸键的反应）第三次脱氢：琥珀酸脱氢生成
7、延胡索酸，琥珀酸脱氢酶，氢由FAD接受延胡索酸加水生成苹果酸：延胡索酸酶，可逆第四次脱氢：苹果酸脱氢生成草酰乙酸，苹果酸脱氢酶，NAD+接受2、总结： 在TCA循环反应过程中，从2个碳原子的乙酰CoA与4个碳原子的草酰乙酸缩合成6个 碳原子的柠檬酸开始，反复脱氢氧化。 羟基氧化成羧基后，脱羧生成co2。 二碳单位进入TCA循环后，生成2分子CO2一一体内CO2的主要来源 4次脱氢，3次有NAD+接受，1次由FAD接受（每次为一对氢或2个电子），这些电子传 递体将电子传递给氧时才生成ATP TCA循环每循环一次只能以底物水平磷酸化生成1个GTP 中间产物包括草酰乙酸在内起催化作用。TCA循环受底
8、物、产物和关键酶活性的调节：底物的供应量、循环最初几步反应酶的反馈别构抑制剂、产物堆积的抑制作用三羧酸循环的生理意义：1、3大营养素的最终代谢通路2、糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽三、糖有氧氧化是机体获得ATP的主要方式总反应：葡萄糖+30ADP+30Pi+6O230ATP+6CO2+36H2O四、糖有氧氧化的调节是基于能量的要求1、调节糖有氧氧化的关键酶的调节：丙酮酸脱氢酶复合体、三羧酸循环的调节2、丙酮酸脱氢酶复合体通过变构效应和共价修饰二种方式进行快速调节3、三羧酸循环的速率和流量受多种因素的调控，其中异柠檬酸脱氢酶、a -酮戊二酸脱氢酶 复合体是三羧酸循环的调节点。当线粒体内Ca2+浓
9、度升高时，可推动三羧酸循环和有氧氧化的进行。五、巴斯德效应：糖有氧氧化抑制糖酵解的现象。有氧氧化剂抑制生醇发酵的现象称为第四节葡萄糖的其他代谢途径一、磷酸戊糖途径生成NADPH和磷酸戊糖磷酸戊糖途径在细胞液中进行分两个阶段：1、磷酸戊糖的生成：6-磷酸葡萄糖经脱氢、加水、变构反应，产生5-磷酸核糖，同时生成2分子NADPH及1分子CO22、基团转移反应：葡萄糖经此生成的核糖经一系列基团转移反应，将核糖转变成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而进入交接途径。磷酸戊糖途径主要受NADPH/NADP+比值的调节6-磷酸葡萄糖脱氢酶的活性决定6-磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径的流量，另外，磷酸戊糖途 径的流量还
10、取决于对NADPH的需求。磷酸戊糖途径的生理意义在于生成NADPH和5-磷酸核糖生理意义：生成5-磷酸核糖和NADPH+H+。5-磷酸核糖用于核酸的合成；NADPH+H+用于 很多物质的合成及生物转化，还有保护红细胞膜完整性的作用。二、糖醛酸途径可生成葡萄糖醛酸葡萄糖经糖醛酸途径转变为5-磷酸木酮糖后与磷酸或糖途径衔接。三、多元醇途径可生成木糖醇，山梨醇等第五节糖原的合成与分解一、糖原的合成代谢主要在肝和组织中进行1、葡萄糖进入肝脏后： 在葡萄糖激酶的作用下生成生成6-磷酸葡萄糖 在磷酸葡萄糖变位酶的作用下生成1-磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖与UTP反应生成UDPG 最后在糖原合成酶的作用下，U
11、DPG将葡萄糖基转移给糖原引物的糖链末端，使糖链延长。2、DUPG是葡萄糖供体，又称活性葡萄糖。 UDPG的葡萄糖基转移给糖原引物的末端，形成a -1,4糖苷键 糖链延伸到一定程度即形成分支，由分支酶将67个葡萄糖基转移到邻近糖链上，以1,6- 糖苷键相接。3、葡萄糖合成糖原消耗ATP，合成过程中共消耗2个ATP； 一个是葡萄糖磷酸化时消耗的， 另一个是UDPG形成后，焦磷酸不稳定，又损失一个高能键。二、肝糖原分解产物葡萄糖可补充血糖1、糖原分解过程： 从非还原端开始，在磷酸化酶作用下分解糖链上a -1，4糖昔键，对a -1,6糖昔键无作用 分支处，a -1,6糖昔键被a -1,6葡萄糖昔酶水
12、解成游离葡萄糖。2、最终产物大部分是1-磷酸葡萄糖，少数为游离葡萄糖。3、1-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸葡萄糖后，6-磷酸葡萄糖水解酶水解成葡萄糖受释放入血。4、肌肉中无葡萄糖-6-磷酸酶，肌糖原不能分解成葡萄糖，只有肝和肾可以补充血糖。三、糖原的合成与分解受到彼此相反的调节：糖原合成和分解的关键酶分别是：糖原合酶和磷酸化酶一一均受共价修饰、变构调节一一 活性变化决定糖原代谢途径的方向和速率。1、磷酸化酶：a、b两种形式，a型一一去磷酸化，有活性；b型一一磷酸化，无活性2、糖原合酶：a、b两种形式，a型一一去磷酸化，有活性；b型一一磷酸化，无活性3、肝糖原代谢主要受胰高血糖素调节，肌肉主要受肾上
13、腺素的调节四、糖原积累症是由先天性酶缺陷所致。第六节糖异生一、糖异生途径不完全是酶酵解的逆反应：糖异生途径：从丙酮酸生成葡萄藕塘的具体反应过程。糖异生过程基本上是糖酵解的逆过程，但己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶所催化的三 个反应是不可逆的，需要其他酶的催化反应代替。1、丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸，由2个反应构成丙酮酸草酰乙酸：丙酮酸羧化酶草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸：磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶2、1,6-二磷酸果一一-磷酸果糖：果糖二磷酸酶-13、6-磷酸葡萄一葡萄糖：葡萄糖-6-磷酸酶，水解二、糖异生的调节：通过对两个底物循环的调节与糖酵解调节彼此协调1、磷酸果糖与1,6-二磷酸果糖构成一个底
14、物循环，2,6-二磷酸果糖的水平是肝内调节糖的分 解或糖异生反应方向的主要信号。2、磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间，1,6-二磷酸果糖是丙酮酸激酶的变构激活剂。丙酮酸羧化酶必须有乙酰CoA存在才有活性，而乙酰CoA对丙酮酸脱氢酶反馈抑制。三、糖异生生理意义：维持血糖水平恒定1、维持血糖浓度恒定：在空腹和饥饿状态下维持血糖浓度相对稳定具有重要意义2、补充肝糖原：糖异生肝补充或恢复糖原储备的重要途径。三碳途径：摄入相当一部分葡萄糖先分解成丙酮酸、乳酸、等三碳化合物，再异生成糖原。3、调节酸碱平衡：肾脏的糖异生作用有利于拍H+保Na+维持机体内酸碱平衡。四、肌中产生的乳酸运输至肝进行糖异生形成乳酸循环
15、肌肉收缩通过糖酵解产生乳酸，通过细胞膜弥散入血，再入肝，肝内异生为葡萄糖。葡萄糖入血被肌摄取，构成一个循环一一乳酸循环。避免损失乳酸以防止乳酸堆积酸中毒。第七节其他单糖的代谢一、果糖被磷酸化后进入糖酵解途径在肌和脂肪组织中己糖激酶时使果糖磷酸化生成6-磷酸果糖可循糖酵解途径分解，在也可 合成糖原。二、半乳糖可转变为1-磷酸葡萄糖成为糖酵解的中间代谢产物半乳糖和葡萄糖是立体异构体，仅仅在C4的构型上有所区别，半乳糖在肝内转变为葡萄糖三、甘露醇可转变为6-磷酸果糖进入糖酵解途径甘露醇在结构上是葡萄糖C2位上的立体异构物。在己糖激酶的作用下，甘露醇可被ATP磷 酸化为6-磷酸甘露醇，磷酸甘露醇异构酶再催化6-磷酸甘露糖转变为6-磷酸果糖。6-磷酸果糖则可葡萄糖酵解途径进行代谢转变。第八节血糖及其调节一、血糖的来源是相对平衡的
